This is a master thesis from Linköpings University with an emphasis on mobile working hydraulic systems. This thesis was conducted at and in collaboration with Väderstad AB with the premise to make it easier for smaller tractor’s and tractor’s with small hydraulic pumps installed to drive bigger and more advanced planters. The seed machine Spirit and the precision planter Tempo have been studied with focus on the fertilizer fan and augers. The machines are dragged behind a tractor and a rehydraulically powered from the tractor’s built in hydraulic pump. The project covers a study of concepts with the aim to expand the hydraulic capacity by installing a pump which is driven by the tractor’s power take-off. The goal was to present different solutions for how the concepts could be designed. The different concepts were compared and evaluated from a performance, energy efficiency and economic perspective. The purpose of this concept study was to present a solution which through further development can be suggested as an addonoption for customers with smaller tractors. This thesis contains a theorysection where mobile hydraulic systems, tractor’s and the above-named seed machine and planter are treated. The concepts are based on the theory and a method for generating and creating concepts is described. All concepts are studied in the simulation software Hopsan. Reference systems based on the current design of the planters were modelled in Hopsan together with disturbances. The models were validated through different experimental tests and were later used to evaluate the concepts. Through the concept study eleven different concepts had to undergo the tests in order to see how they deal with disturbances and how well they can achieve the goals. The ability to obtain a predetermined rotational speed for the fan and to do it with high efficiency at a low cost was considered as essential performance for this project. The concepts with closed-loop control proved to be the best from a performance perspective. Systems with pumps with variable displacement had the highest efficiency and the concepts with fixed displacement pumps are the most inexpensive alternatives. As a result of a display of variation of performance in different areas a model where the customers themselves can choose which parameters are important was made. The model, together with the input from the customers, can then present the concept which is the most suitable for the task. / Detta är ett examensarbete på masternivå vid Linköpings universitet med inriktning mot mobila hydraulsystem. Arbetet utfördes i samarbete med Väderstad AB med utgångspunkten att försöka göra det lättare för traktorer med liten installerad hydrauleffekt att driva större och mer krävande såmaskiner. Väderstads såmaskin Spirit och precisionssåmaskin Tempo studerades med fokus på gödningsfläkt och tillhörande omrörningsskruvar. Maskinerna kopplas baktill på en traktor och drivs hydrauliskt av traktorns inbyggda hydraulpump. Arbetet behandlar en konceptstudie för att utöka traktorns hydrauliska kapacitet genom att installera ett externt pumpsystem som drivs av traktorns kraftuttagsaxel. Målet var att presentera olika konceptlösningar på det externa pumpsystemet för att sedan jämföra och utvärdera dem för att komma fram till det alternativ som står sig bäst ur ett prestandamässigt, energieffektivt och ekonomiskt perspektiv. Syftet var att de framtagna koncepten ska kunna vidareutvecklas till förslag som tillval till kunder vid inköp av ovan nämnda såmaskiner. Arbetet innefattar en förstudie där teori om såmaskiner och traktorer behandlas, en konceptgenereringsfas och simuleringar i simuleringsverktyget Hopsan. Referensmodeller för såmaskinerna modellerades tillsammans med olika störningar. Modellerna validerades genom tester och användes för att utvärdera de framtagna koncepten. Totalt genererades elva koncept som fick genomgå tester för att se vilka som hanterar störningar bäst och uppnår förutbestämda mål. Konceptens förmåga att hålla ett bestämt varvtal, hålla ner kostnaden och samtidigt ha en god verkningsgrad är parametrarna som ansågs vara väsentliga i detta projekt. De koncept med återkopplade system visade sig ha bäst prestanda och hade lättast att hålla det bestämda varvtalet. System med pumpar med variabelt deplacement hade den högsta verkningsgraden och de enklare koncepten med pumpar med konstant deplacement är de mest kostnadseffektiva alternativen. I och med att de elva koncepten uppvisade varierande prestanda för olika förutsättningar konstruerades en viktningsmodell där kunden själv får gradera hur viktiga hen tycker egenskaperna är och således erhålla den konceptlösning som lämpar sig bäst för uppgiften.

<p>This Master of Science thesis was a part of Pharmadule Emtungas project to construct a mobile automated cell for welding of carbon steel pipe (Heating, Ventilation and Sanitation). Pharmadule Emtunga is using a modular building concept for building pharmaceutical factories. The modules contain these pipes. The goal of the thesis was to present concepts for technical solutions regarding welding methods and fixtures for the cell. Conceptual models for the cell were made with aid of CAD software. A concept generation/evaluation resulted in the winning concept; orbital welding using V-stands as fixture method. The main purpose of the fixture is to offer fast and accurate alignment of pipes, with arbitrary lengths and fittings. The fixture was made after a thorough evaluation of data concerning geometries and occurrences of pipes in a typical pharmaceutical factory.</p><p>A number of efficiency problems concerning welding were identified during the project. The thesis presents a four-step process for increased productivity of welding in workshop as well as in the automated cell:</p><p>1. Change payment routines so that Pharmadule Emtunga does not pay for so called “double welds”, welds that never is carried out.</p><p>2. Update lists of time basis used for billing so that they represent actual time needed.</p><p>3. Increase productivity in welding by obtaining an automated welding cell with work and fixturing as proposed in this thesis.</p><p>4. Increase productivity by introducing orbital welding in the cell.</p><p>Additional work with efficiency should be performed in connection with the execution of these four steps:</p><p>• Possibilities of parallel work in the cell should be investigated.</p><p>• Construction personnel need to work by the “Design for Manufacturing” (DFM) principle.</p><p>• Single-module production would contribute to steady flow through the cell.</p><p>• Better drawing data may increase number of welds performed in workshop.</p>

This Master of Science thesis was a part of Pharmadule Emtungas project to construct a mobile automated cell for welding of carbon steel pipe (Heating, Ventilation and Sanitation). Pharmadule Emtunga is using a modular building concept for building pharmaceutical factories. The modules contain these pipes. The goal of the thesis was to present concepts for technical solutions regarding welding methods and fixtures for the cell. Conceptual models for the cell were made with aid of CAD software. A concept generation/evaluation resulted in the winning concept; orbital welding using V-stands as fixture method. The main purpose of the fixture is to offer fast and accurate alignment of pipes, with arbitrary lengths and fittings. The fixture was made after a thorough evaluation of data concerning geometries and occurrences of pipes in a typical pharmaceutical factory. A number of efficiency problems concerning welding were identified during the project. The thesis presents a four-step process for increased productivity of welding in workshop as well as in the automated cell: 1. Change payment routines so that Pharmadule Emtunga does not pay for so called “double welds”, welds that never is carried out. 2. Update lists of time basis used for billing so that they represent actual time needed. 3. Increase productivity in welding by obtaining an automated welding cell with work and fixturing as proposed in this thesis. 4. Increase productivity by introducing orbital welding in the cell. Additional work with efficiency should be performed in connection with the execution of these four steps: • Possibilities of parallel work in the cell should be investigated. • Construction personnel need to work by the “Design for Manufacturing” (DFM) principle. • Single-module production would contribute to steady flow through the cell. • Better drawing data may increase number of welds performed in workshop.

Examensarbetet har genomförts på Väderstad AB som tillverkar jordbruksredskap i övre premiumsegmentet av marknaden. I Väderstads såmaskiner finns idag hydrauliskt styrda fläktar som driver pneumatiska funktioner som till exempel transport av utsäde och gödning. Fläktarna styrs idag från traktorn med manuell reglering av flödet till fläktmotorn och varvtalstabeller. Väderstad AB ser den manuella styrningen som ett problem då omgivande faktorer som yttertemperaturen, lufttryck och driftstid kan påverka varvtalet i drift. Målet med detta projekt är att utreda och föreslå systemlösningar som kan övervaka och automatiskt kontrollera en eller flera fläktar från såmaskinens styrsystem. Detta minskar kraven på jordbrukaren och säkerställer optimal drift, vilket bidrar till att effektivisera sådden. Arbetet har innefattat konceptgenerering, modellering och en parameterstudie. Det har resulterat i en metod för att analysera hydrauliska fläktdrifter. Ett koncept som klarar av drift från traktorns samtliga mekaniska och hydrauliska uttag skulle bli komplicerat och kräva onödigt många komponenter. Det koncept som valdes ut för modellering och parameterstudie är ett system med ingående strypning, i form av en 2/2-styrventil, tillsammans med en kulventil för redundans och omkoppling till manuell styrning. Detta koncept drivs ifrån traktorns PTLS-system. För att kunna garantera en stabil återkoppling med det valda konceptet visade parameterstudien att det krävs en ventil med responstid på 111 ms eller snabbare.